Mg-Mn-MM镁合金陶瓷膜制备及耐蚀性研究

发布时间：2017-06-13 21:04

  本文关键词：Mg-Mn-MM镁合金陶瓷膜制备及耐蚀性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题采用微弧氧化技术在镁合金表面制备陶瓷膜层,实验所用基体材料为稀土镁合金,由于目前有关稀土镁合金微弧氧化的研究相对较少,其微弧氧化工艺没有权威的参考,本课题将对稀土镁合金微弧氧化处理的电解液配方及电参数进行探索性的优化,得出适合于稀土镁合金的微弧氧化工艺。又通过不同钛源的添加剂在陶瓷膜层中引入TiO_2相,研究复合陶瓷膜层的微观组织、相组成及耐蚀性能,并分析微弧氧化处理的耐蚀机理。以陶瓷膜层的耐蚀性为评价指标,分别在铝酸盐、磷酸盐及硅酸盐电解液体系中制备陶瓷膜,并确定基础电解液体系。由于单组分电解液体系制备的膜层综合性能不高,又通过浓度单因素法对电解液体系进行复合优化。然后在选定的电解液体系中进行正交试验,讨论电参数对膜层耐蚀性的影响并筛选出最佳电参数。本课题得出的电解液配方为:铝酸钠15g/L,磷酸钠9g/L,氟化钠3g/L,氢氧化钠4g/L;最佳电参数为:正向电压300V,占空比15%,频率600Hz,时间15min。通过向电解液体系中分别加入无机盐(K_2TiF_6)与纳米粉(TiO_2)两种钛源的添加剂在膜层中引入TiO_2相,分析讨论不同钛源制备的复合陶瓷膜层微观组织、相组成的异同,及膜层中TiO_2相对复合陶瓷膜层耐蚀性能的影响。结果表明:在陶瓷膜层中适量的引入TiO_2相,可以促进成膜且可以提高膜层质量。添加8g/L K_2TiF_6制备的膜层厚度为24μm,添加5g/LTiO_2纳米粉制备的膜层厚度为22μm,复合陶瓷膜层的致密度、平整度均有显著提高。分析相组成可知:添加K_2TiF_6与添加TiO_2纳米粉制备的膜层中均生成了TiO_2相,主要以锐钛矿型TiO_2与板钛矿型TiO_2为主。通过耐蚀性检测可知:在膜层中引入TiO_2相可以显著提高复合陶瓷膜层的耐蚀性能。其中添加8g/L K_2TiF_6制备的膜层腐蚀电流密度最小,交流阻抗值显著提高,腐蚀速率最小,耐蚀性能最好。经研究表明:膜层中TiO_2相的形成不仅可以促进成膜,提高膜层质量,还可以起到封孔的作用,使得腐蚀液不能通过疏松层对基体进行腐蚀,其特有的微观结构是耐蚀性能提高的主要原因。
【关键词】：稀土镁合金 微弧氧化 复合陶瓷膜 耐蚀性能
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 镁及其合金的特点与应用13-15
• 1.1.1 镁及其合金13
• 1.1.2 稀土镁合金13-14
• 1.1.3 镁及其合金的应用14-15
• 1.2 镁合金的表面处理技术15-17
• 1.2.1 化学氧化15
• 1.2.2 金属涂镀15-16
• 1.2.3 有机涂层16
• 1.2.4 阳极氧化16
• 1.2.5 微弧氧化16
• 1.2.6 其它技术16-17
• 1.3 微弧氧化技术及研究现状17
• 1.4 镁合金的微弧氧化处理17-21
• 1.4.1 镁合金微弧氧化电解液体系17-18
• 1.4.2 镁合金微弧氧化电参数18-19
• 1.4.3 镁合金微弧氧化添加剂19-21
• 1.5 课题的研究目的及创新性21
• 1.6 课题的研究内容21-23
• 第2章 实验材料与研究方法23-29
• 2.1 实验材料与装置23-24
• 2.1.1 实验材料与化学试剂23
• 2.1.2 微弧氧化设备23-24
• 2.2 微弧氧化复合陶瓷膜制备24-25
• 2.2.1 试样表面预处理24
• 2.2.2 电解液配制24
• 2.2.3 微弧氧化工艺流程24-25
• 2.3 微弧氧化工艺研究25-26
• 2.3.1 基础电解液体系的选择25
• 2.3.2 复合电解液体系的优化25
• 2.3.3 最佳电参数的优化25-26
• 2.4 陶瓷膜层评定检测方法26-29
• 2.4.1 陶瓷膜层厚度测定26-27
• 2.4.2 陶瓷膜层微观形貌组织检测分析27
• 2.4.3 陶瓷膜层耐蚀性能检测27-29
• 第3章 微弧氧化工艺研究29-45
• 3.1 基体的选择29-31
• 3.1.1 金相分析29-30
• 3.1.2 耐蚀性能的比较30-31
• 3.2 基础电解液的确定31-36
• 3.2.1 不同电解液体系浓度的选择31-33
• 3.2.2 不同电解液体系陶瓷膜层的微观组织比较33-35
• 3.2.3 不同电解液体系陶瓷膜层的耐蚀性能比较35-36
• 3.3 复合电解液的优化36-40
• 3.3.1 复合电解液体系添加剂的选择36-37
• 3.3.2 复合电解液体系浓度的优化37-40
• 3.4 工艺参数的优化40-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 TiO_2/MgO复合陶瓷膜层的制备45-61
• 4.1 电解液中添加K_2TiF_6对陶瓷膜层的影响45-53
• 4.1.1 K_2TiF_6加入量对陶瓷膜层表面形貌的影响45-47
• 4.1.2 K_2TiF_6加入量对陶瓷膜层截面形貌及膜层厚度的影响47-48
• 4.1.3 K_2TiF_6加入量对陶瓷膜层表面成分及钛元素分布的影响48-50
• 4.1.4 K_2TiF_6加入量对陶瓷膜层相组成的影响50
• 4.1.5 K_2TiF_6加入量对陶瓷膜层电化学分析的影响50-53
• 4.2 电解液中添加TiO_2对陶瓷膜层微观组织的影响53-59
• 4.2.1 TiO_2加入量对陶瓷膜层表面形貌的影响53-55
• 4.2.2 TiO_2加入量对陶瓷膜层截面形貌及膜层厚度的影响55-56
• 4.2.3 TiO_2加入量对陶瓷膜层钛元素分布的影响56-57
• 4.2.4 TiO_2加入量对陶瓷膜层相组成的影响57-58
• 4.2.5 TiO_2加入量对陶瓷膜层电化学分析的影响58-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第5章 复合陶瓷膜层耐蚀性能研究61-67
• 5.1 复合陶瓷膜层电化学分析检测61-62
• 5.2 腐蚀失重实验62-63
• 5.3 腐蚀液浸泡实验63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果75-76
• 致谢76-77

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